Acid carbonic (H2CO3) Proprietăți, utilizări și importanță

acidul carbonic, numit anterior acidul aeriat sau acidul aeriene, este singurul acid anorganic de carbon și are formula H2CO3.

Sărurile acizilor carbonici se numesc bicarbonați (sau carbonați cu hidrogen) și carbonați (Database of Metabolome Human, 2017). Structura sa este prezentată în Figura 1 (EMBL-EBI, 2016).

Se spune că acidul carbonic este format din dioxid de carbon și apă. Acidul carbonic are loc numai prin săruri (carbonați), săruri acide (hidrogen carbonați), amine (acid carbamic) și cloruri acide (clorură de carbonil) (MeSH, 1991).

Compusul nu poate fi izolat ca lichid pur sau solid, deoarece produsele descompunerii sale, dioxidul de carbon și apă, sunt mult mai stabile decât acidul (Societatea Regală de Chimie, 2015).

Acidul carbonic se găsește în corpul uman, CO2 prezent în sânge se combină cu apă pentru a forma acidul carbonic, care este apoi expirat ca gaz de către plămâni.

Se găsește de asemenea în roci și peșteri, unde este posibilă dizolvarea calcarului. H2CO3 se găsește de asemenea în cărbune, meteoriți, vulcani, ploi acide, ape subterane, oceane și plante (Formula acidului carbonic, S.F.).

index

• 1 Acid carbonic și săruri de carbonat
• 2 "Hipotetic" dioxid de carbon și acid de apă
• 3 Proprietăți fizice și chimice
• 4 Utilizări
• 5 Importanță
• 6 Referințe

Acid carbonic și săruri de carbonat

Acidul carbonic se formează în cantități mici atunci când anhidrida, dioxidul de carbon (CO2), se dizolvă în apă.

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Speciile predominante sunt molecule de CO2 pur hidratate. Se poate considera că acidul carbonic este un acid diprotic din care se pot forma două serii de săruri, și anume carbonați sau bicarbonați, conținând HCO3- și carbonați, conținând CO32-.

H2CO3 + H2O ⇌ H3O + + HCO3-

HCO3- + H2O ⇌ H3O + + CO32-

Cu toate acestea, comportamentul acid-bază al acidului carbonic depinde de viteza diferită a unora dintre reacțiile implicate, precum și de dependența sa de pH-ul sistemului. De exemplu, la un pH mai mic de 8, reacțiile principale și viteza lor relativă sunt după cum urmează:

• CO2 + H2O ⇌ H2CO3 (lent)
• H2CO3 + OH- ⇌ HCO3- + H2O (rapid)

Peste pH 10, sunt importante următoarele reacții:

• CO2 + OH- ⇌ HCO3- (lent)
• HCO3- + OH- ⇌ CO32- + H2O (rapid)

Între valorile pH de 8 și 10, toate reacțiile de echilibru de mai sus sunt semnificative (Zumdahl, 2008).

Bioxidul de carbon "ipotetic" și acidul de apă

Pana nu relativ recent, oamenii de stiinta au fost convinsi ca acidul carbonic nu exista ca o molecula stabila.

In Angewandte Chemie, cercetătorii germani au introdus o metoda pirolitic simplu pentru producerea fazei gazoase acid carbonic permis caracterizarea spectroscopică a acidului carbonic în fază gazoasă și ester monometilic (Angewandte Chemie International Edition, 2014).

Acidul carbonic există numai pentru o fracțiune mică de secundă atunci când dioxidul de carbon se dizolvă în apă înainte de a deveni un amestec de protoni și anioni bicarbonat.

În ciuda duratei sale scurte de viață, acidul carbonic conferă un impact durabil asupra atmosferei și geologiei Pământului, precum și asupra corpului uman.

Datorită duratei sale scurte de viață, chimia detaliată a acidului carbonic a fost acoperită în mister. Cercetători precum Berkeley Lab și Universitatea din California (UC) Berkeley ajută la ridicarea acestui voal printr-o serie de experimente unice.

În ultimul lor studiu, au arătat cum moleculele de dioxid de carbon gazos sunt solvatate de apă pentru a iniția chimia de transfer de protoni care produce acid carbonic și bicarbonat (Yarris, 2015).

În 1991, oamenii de știință de la NASA, Goddard Space Flight Center (SUA), au reușit să producă probe solide de H2CO3. Ei au făcut acest lucru prin expunerea unui amestec înghețat de apă și dioxid de carbon la radiațiile protonilor cu energie înaltă și apoi încălzind-o pentru a elimina excesul de apă.

Acidul carbonic care a rămas a fost caracterizat prin spectroscopie în infraroșu. Faptul că acidul carbonic a fost preparat prin iradierea unui amestec solid de H2O + CO2 sau chiar prin iradierea gheții uscate în monoterapie.

Acest lucru a condus la sugestii care H2CO3 pot fi găsite în spațiu sau pe Marte, unde gheața sunt H2O și CO2 precum razele cosmice (Khanna, 1991).

Proprietăți fizice și chimice

Acidul carbonic există numai în soluție apoasă. Nu a fost posibil să se izoleze compusul pur. Soluția menționată este ușor de recunoscut deoarece prezintă o efervescență a dioxidului de carbon gazos care se scurge din mediul apos.

Are o greutate moleculară de 62,024 g / mol și o densitate de 1,668 g / ml.acidul carbonic este un acid slab și instabil care disociază parțial în apă în ioni de hidrogen (H +) și ioni de bicarbonat (HCO3-) a cărui pKa este 3.6.

Fiind un acid diprotic, acesta poate forma două tipuri de săruri, carbonați și bicarbonați. Adăugarea bazei la un exces de acid carbonic dă săruri bicarbonate, în timp ce adăugarea de exces de bază la acidul carbonic conduce la săruri de carbonat (Centrul Național pentru Biotehnologii Informaționale, 2017).

Acidul carbonic nu este considerat toxic sau periculos și este prezent în corpul uman. Cu toate acestea, expunerea la concentrații mari poate irita ochii și tractul respirator.

aplicații

Potrivit lui Michelle McGuire în Științele nutriției șiAcidul carbonic se găsește în alimentele fermentate sub formă de deșeuri generate de bacterii care se hrănesc cu alimente decăzute.

Bulele de gaz produse în alimente sunt de obicei dioxidul de carbon din acidul carbonic și un semn că alimentele sunt fermentante. Exemple de alimente fermentate frecvent ingerate sunt sosul de soia, supa miso, varza, kimchi coreean, tempeh, kefir si iaurt.

Boabele și legumele fermentate conțin, de asemenea, bacterii benefice care pot controla microorganismele potențial patogene din intestinele dumneavoastră și pot îmbunătăți producția de vitamine B-12 și K.

Se formează acid carbonic, soluție de dioxid de carbon sau carbonat de dihidrogen în timpul procesului de carbonare a apei. Acesta se ocupă de aspectul efervescente al băuturilor răcoritoare și băuturilor răcoritoare, așa cum este indicat în Dicționarul științei și tehnologiei alimentelor.

Acidul carbonic contribuie la aciditatea ridicată a sodiului, dar conținutul de zahăr rafinat și acid fosforic sunt principalele responsabile pentru aciditatea menționată (DUBOIS, 2016).

Acidul carbonic este utilizat și în multe alte domenii, cum ar fi produsele farmaceutice, cosmeticele, îngrășămintele, prelucrarea alimentelor, anestezicele etc.

importanță

acidul carbonic se gaseste in apa din oceane, mări, lacuri, râuri și ploaie, deoarece formele atunci când dioxidul de carbon, care este larg răspândit în atmosferă, contactul cu apa.

Este chiar prezent în gheața ghețarilor, deși în cantități mai mici. Acidul carbonic este un acid foarte slab, deși poate contribui la eroziunea în timp.

Creșterea dioxidului de carbon din atmosferă a provocat mai mult acid carbonic este generat în oceane și este într-o parte, responsabilă de creșterea ușoară a acidității oceanelor în ultimii o sută de ani.

Dioxidul de carbon, un produs rezidual al metabolismului celular, se găsește într-o concentrație relativ ridicată în țesuturi. Se difuzează în sânge și este transportat la plămâni pentru a fi eliminat cu aer expirat.

Dioxidul de bioxid de carbon este mult mai solubil decât oxigenul și difuzează ușor în celulele roșii din sânge. Reacționează cu apă pentru a forma acidul carbonic, care la pH alcalin al sângelui apare în principal ca bicarbonat (Robert S. Schwartz, 2016).

Dioxidul de dioxid de carbon intră în sânge și țesuturi, deoarece presiunea parțială locală este mai mare decât presiunea parțială în sângele care curge prin țesuturi. Deoarece dioxidul de carbon intră în sânge, acesta se combină cu apă pentru a forma acidul carbonic care se disociază în ioni de hidrogen (H +) și bicarbonat (HCO3-).

Conversia naturală a dioxidului de carbon în acid carbonic este un proces relativ lent. Cu toate acestea, anhidraza carbonică, o enzimă proteică prezentă în interiorul celulelor roșii din sânge, catalizează această reacție suficient de repede încât se obține în doar o fracțiune de secundă.

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Deoarece enzima este prezentă numai în interiorul celulelor roșii din sânge, bicarbonatul se acumulează într-o măsură mult mai mare în celulele roșii decât în ​​plasmă.

Capacitatea sangelui de a transporta dioxidul de carbon și bicarbonat este îmbunătățită printr-un sistem de transport de ioni în membrana celulelor roșii din sânge, care se mișcă simultan un ion de bicarbonat din celulă și în plasmă, în schimbul de ioni clorură .

Schimbul simultan al acestor doi ioni, cunoscut sub numele de schimb de clor, permite plasmului să fie utilizat ca sit de stocare a bicarbonatului fără a schimba încărcătura electrică a plasmei sau a globulelor roșii din sânge.

Doar 26% din conținutul total de dioxid de carbon din sânge există ca bicarbonat în interiorul celulelor roșii din sânge, în timp ce 62% există ca bicarbonat în plasmă; totuși, majoritatea ionilor de bicarbonat sunt produși mai întâi în interiorul celulei, apoi sunt transportați în plasmă.

O secvență inversă de reacții apare atunci când sângele ajunge la plămâni, unde presiunea parțială a dioxidului de carbon este mai mică decât în ​​sânge. Reacția catalizată de anhidraza carbonică este inversată în plămâni, unde devine din nou bicarbonat în CO2 și permise de expulzare (Neil S. Cherniack, 2015).

referințe

1. Angewandte Chemie International Edition.(2014, 23 septembrie). Acidul carbonic - și totuși există! Adus de la chemistryviews.org.
2. Formula acidului carbonic. (S.F.). Recuperat de la softschools.com.
3. DUBOIS, S. (2016, 11 ianuarie). Acidul carbonic în alimente. Recuperat de la livestrong.com.
4. EMBL-EBI. (2016, 27 ianuarie). acidul carbonic. Adus de la ebi.ac.uk.
5. Baza de date a metabolitului uman. (2017, 2 martie). Acid carbonic. Adus de la hmdb.ca.
6. Khanna, M. M. (1991). Studii de spectru de masă în infraroșu și în masă cu gheață de iodată H2O + CO2 Proton: Dovezi pentru acidul carbonic. Spectrochimica Acta Partea A: Spectroscopie moleculară, vol. 47, număr 2, 255-262. Adus de la science.gsfc.nasa.gov.
7. (1991). Acid carbonic. Adus de la ncbi.nlm.nih.
8. Centrul Național de Informații Biotehnologice ... (2017, 11 martie). Baze de date compuse PubChem; CID = 767. Adus de la pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
9. Neil S. Cherniack, e. a. (2015, 20 martie). Respiratorul uman Recuperat de la britannica.com.
10. Robert S. Schwartz, C. L. (2016, 29 aprilie). Sânge. Recuperat de la britannica.com.
11. Societatea Regală de Chimie. (2015). Acid carbonic. Adus de la: chemspider.com.
12. Yarris, L. (2015, 16 iunie). Descoperirea Misterelor de Acid Carbonic. Adus de la: newscenter.lbl.gov.
13. Zumdahl, S. S. (2008, 15 august). Oxyacid. Adus de la: britannica.com.